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2015《伴你学·高效导学》高中物理人教版必修二配套课件:6.5 宇宙航行 .ppt

1、物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)5.宇宙航行物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)知识自学区物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)宇宙速度1人造地球卫星(1)概念如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星(2)运动规律一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)(3)向心力来源人造地球卫星的向心力由地球对它的_提供(4)卫星的 v、T 与运动半径 r 的关系GMmr2

2、 mv2r vGMrm2rGMr3m2T2rT2r3GM万有引力物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)2宇宙速度(1)第一宇宙速度大小:_;意义:a卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,也是绕地球做匀速圆周运动的_速度;b将卫星发射出去使其绕地球做圆周运动所需要的_发射速度7.9 km/s最大最小物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)(2)第二宇宙速度大小:_;意义:将卫星发射出去使其克服_,永远离开地球,即_所需要的最小发射速度(3)第三宇宙速度大小:_;意义:使发射出去的卫星挣脱_,飞到_所需要的最小发

3、射速度11.2 km/s地球的引力脱离地球的束缚16.7 km/s太阳引力的束缚太阳系外物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)梦想成真1957 年 10 月_成功发射了第一颗人造卫星;1969 年 7 月美国“阿波罗 11 号”登上_;2003 年 10 月 15 日我国航天员杨利伟踏入太空;2007 年 10 月 24 日我国“嫦娥一号”发射升空;2008 年 9 月 27 日“神舟”七号宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务;2010 年 10 月 1 日“嫦娥二号”发射升空苏联月球物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(

4、十)2011 年 9 月 29 日“天宫一号”发射升空2011 年 11 月 1 日“神舟”八号发射升空2011 年 11 月 3 日“天宫一号”与“神舟”八号对接成功2012 年 6 月 16 号“神舟”九号发射升空,与在轨运行的“天宫一号”目标飞行器进行载入交会对接,航天员进入“天宫一号”工作和生活,开展相关空间的科学实验2013 年 6 月 11 日“神舟”十号发射升空,并在 6 月 13 日与“天宫一号”交会对接;6 月 20 日上午,中国载人航天史上的首堂太空授课开讲物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)【思一思判一判】(1)在地面上发射人造卫

5、星的最小速度是 7.9 km/s.()(2)第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度()(3)第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度()(4)第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最大速度()(5)要发射一颗人造月球卫星,在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(答案:(1)(2)(3)(4)(5)物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)要点探究区物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)对第一宇宙速度的理解及计算1第一宇宙速度(环绕速度)指人造卫星近地环绕速度,它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须

6、具有的速度,是人造地球卫星的最小发射速度,v7.9 km/s.物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)2计算方法方法一 设地球质量为 M,卫星质量为 m,卫星到地心的距离为 r,卫星做匀速圆周运动的线速度为 v,根据万有引力定律和牛顿第二定律得 GMmr2 mv2r,vGMr.应用近地条件 rR(R 为地球半径)取 R6 400 km,M61024 kg,则 vGMR 7.9 km/s.物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)方法二 第一宇宙速度的另一种推导在地面附近,万有引力近似等于重力,此力提供卫星做匀速圆周运动的

7、向心力(地球半径 R、地面重力加速度 g 已知)由 mgmv2R得 v gR 9.86 400103 m/s7.9 km/s.物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)(2014济南高一检测)某人在一星球上以速率 v 竖直上抛一物体,经时间 t 后物体以速率 v 落回手中已知该星球的半径为 R,求该星球上的第一宇宙速度物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:根据匀变速运动的规律可得,该星球表面的重力加速度为 g2vt,该星球的第一宇宙速度即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度,该星球对卫星的引力(重力)提供

8、卫星做圆周运动的向心力,则 mgmv21R,该星球表面的第一宇宙速度为 v1 gR2vRt.答案:2vRt物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)11:“嫦娥二号”探月卫星已于 2010 年 10月 1 日 18 时 59 分 57 秒在西昌卫星发射中心发射升空,10 月 9日进入绕月轨道该轨道是圆形的,且贴近月球表面已知月球的质量约为地球质量的 181,月球半径约为地球半径的14,地球上的第一宇宙速度约为 7.9 km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为()A0.4 km/s B1.8 km/sC11 km/sD36 km/s物理必修2第六章 万有引力与

9、航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:对于环绕地球或月球的人造卫星,其所受万有引力即为它们做圆周运动所需的向心力,即 GMmr2 mv2r,所以 vGMr,第一宇宙速度指的是最小发射速度,同时也是近地卫星的环绕速度,对于近地卫星来说,其轨道半径近似等于地球半径,所以v月v地M月M地r地r月48129,所以 v 月29v 地297.9km/s1.8 km/s.故正确答案为 B.答案:B物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)地球同步卫星1定义相对于地面静止的卫星,叫作地球同步卫星,又叫作通信卫星物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要

10、点探究区达标检测区课时作业(十)2特点同步卫星的六个“一定”物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)据报道,我国数据中继卫星“天链一号 01 星”于2008 年 4 月 25 日在西昌卫星发射中心发射升空,经过 4 次变轨控制后,于 5 月 1 日成功定点在东经 77赤道上空的同步轨道上关于成功定点后的“天链一号 01 星”,下列说法正确的是()A运行速度大于 7.9 km/sB离地面高度一定,相对地面静止C绕地球远行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达

11、标检测区课时作业(十)解析:由题意知,定点后的“天链一号 01 星”是同步卫星,即 T24 h由GMmr2mv2r m2rm42T2 rma,得 vGMr,应小于第一宇宙速度,A 错误r3 GMT242,由于 T一定,r 一定,离地高度一定,B 正确由 2T 知,T 同T 月,同 月,C 正确ar2r2T2,赤道上物体的轨道半径小于同步卫星的轨道半径赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度,D 错误答案:BC物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)21:下列有关同步卫星的说法正确的是()A所有的地球同步卫星质量可以不同B所有的地球同步卫星半径可以不同

12、C所有的地球同步卫星轨道平面可以不同D所有的地球同步卫星速率可以不同物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:对于地球同步卫星,万有引力提供卫星的向心力,GMmr2 mv2r m2T2r,解得周期 T2r3GM,环绕速度 vGMr.可见周期相同的情况下轨道半径必然相同,B 错误;轨道半径相同,则环绕速度相同,D 错误;同步卫星相对于地面静止在赤道上空,所有的同步卫星都运行在赤道上空同一个圆轨道上,C 错误;同步卫星的质量可以不同,A 正确答案:A物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)人造卫星的运动规律设人造卫星的

13、运行速度为 v、角速度为、周期为 T、向心加速度为 an、轨道半径为 r,人造卫星做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供,即:GMmr2 mv2r mr2m42T2 rman,可推导出:vGMrGMr3T2r3GManGMr2r 增大时v减小减小T增大an减小物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)(1)在处理卫星的 v、T 与半径 r 的关系问题时,常用公式“gR2GM”替换出地球的质量 M,这样会使问题解决起来更方便(2)由于卫星在轨道上运动时,它受到的万有引力全部提供了向心力,产生了向心加速度,因此卫星及卫星上任何物体都处于完全失重状态物理必修2

14、第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星,关于各物理量的关系,下列说法正确的是()A根据 v gr,可知 vAvBFBFCC角速度 ABCD向心加速度 aAaBaC物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:设地球质量为 M,卫星质量为 m,卫星做圆周运动的半径为 r,由 GMmr2 mv2r m2rma 得 v1r,1r3,a1r2.因为 rArBvBvC,A 错ABC,C对aAaBaC,D 错而 Fmr2,由于三个卫星的质量关系未知,无法确定卫星所受地球引力的大小关系,B

15、错答案:C物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)对于天体运动的定轨运动问题,只要轨道半径一定,所有的运动学参量都是一定的,所以要改变周期,只能通过改变轨道半径来实现求解常见错误解法是:根据 T2Rv,当 R 不变时,使线速度变为v2,周期也将变为 2T;v 不变时,使轨道半径变为 2R,周期也将变为 2T,从而错选 A、B.物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)31:人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为 R,线速度为 v,周期为 T,若要使卫星的周期变为 2T,可以采取的办法是()AR 不变,使线速度变为 v

16、/2Bv 不变,使轨道半径变为 2RC使轨道半径变为3 4RD使卫星的高度增加 R物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:对于卫星的运动,当 R 一定时,卫星的线速度 vGMR 一定,周期 T2R3GM一定,所以只有当轨道半径变为3 4R 时,卫星的运动周期才可变为 2T,即 C 选项正确答案:C物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)达标检测区物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)1关于地球的第一宇宙速度,下列表述正确的是()A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫脱

17、离速度C第一宇宙速度跟地球的质量无关D第一宇宙速度跟地球的半径无关物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:第一宇宙速度又叫环绕速度,故 A 正确,B 错误;根据定义有 GmMR2 mv2R,得 vGMR,其中,M 为地球质量,R 为地球半径,故 C、D 错误答案:A物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)2(2014莆田高一检测)2013 年 6 月 11 日 17 时 38 分,“神舟”十号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,航天员王亚平进行了首次太空授课在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时,它的线速度大小()A等于

18、7.9 km/sB介于 7.9 km/s 和 11.2 km/s 之间C小于 7.9 km/sD介于 7.9 km/s 和 16.7 km/s 之间物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:卫星在圆形轨道上运动的速度 vGMr.由于rR,所以 vGMR7.9 km/s,C 正确答案:C物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)3.(2014武汉市调研考试)如图所示,地球半径为 R,a 是地球赤道上的一栋建筑,b 是与地心的距离为 nR 的地球同步卫星,c 是在赤道平面内做匀速圆周运动、与地心距离为 916nR 的卫星

19、某一时刻 b、c 刚好位于 a 的正上方(如图甲所示),经过 48 h,a、b、c 的大致位置是()物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:由题意可知,b 为同步卫星,因此 b 始终在 a 的正上方;b 和 c 都是绕地球运行的卫星,因此,满足万有引力提供向心力的关系,由周期关系可知,可得 Tc2764Tb.已知同步卫星周期为 24 h,由此可得卫星 c 的周期,对比各个选项位置可知答案选 D.答案:D物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)4一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,

20、动能减小为原来的14,不考虑卫星质量的变化,则变轨前后卫星的()A向心加速度大小之比为 41B角速度大小之比为 21C周期之比为 18D轨道半径之比为 12物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:故选项 A、B、D 错误,C 正确答案:C物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)5(2014山东潍坊市联考)2012 年,天文学家首次在太阳系外找到一个和地球尺寸大体相同的系外行星 P,这个行星围绕某恒星 Q 做匀速圆周运动测得 P 的公转周期为 T,公转轨道半径为 r,已知引力常量为 G,则()A恒星 Q 的质量约为

21、42r3GT2B行星 P 的质量约为42r3GT2C恒星 Q 的平均密度约为 3GT2D行星 P 的第一宇宙速度为2rT物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)解析:由于万有引力提供向心力,以行星 P 为研究对象有 GMmr2 m42T2 r,得 M42r3GT2,选项 A 正确;根据万有引力提供向心力只能求得中心天体的质量,因此根据题目所给信息不能求出行星 P 的质量,选项 B 错误;由题中信息无法得出恒星Q 的体积,故无法求出恒星 Q 的密度,选项 C 错误;2rT 是行星P 的公转速度,而不是其第一宇宙速度,选项 D 错误,答案为A.答案:A物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)点击进入WORD链接物理必修2第六章 万有引力与航天 知识自学区要点探究区达标检测区课时作业(十)谢谢观看!

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